鐵路道口綜合預(yù)警裝置研究與應(yīng)用

摘 要：鐵路道口安全系統(tǒng)是一個極為復(fù)雜、龐大聯(lián)動的系統(tǒng)，具有系統(tǒng)復(fù)雜度及風(fēng)險高的特征，實現(xiàn)鐵路道口安全一直是企業(yè)生產(chǎn)高度重視的安全問題。造成這一現(xiàn)象的原因是因為道口安全控制系統(tǒng)的高效性、靈活性和可靠性的協(xié)調(diào)不夠。針對這個問題，公司最近提出了鐵路道口綜合預(yù)警裝置的研究。并且通過實踐表明，該裝置實行的可行性非常之高；而且對提高鐵路道口的安全管理水平有很大的幫助，可以讓企業(yè)的鐵路道口安全管理更加人性化、信息化和自動化。

關(guān)鍵詞：鐵路道口；GPS定位；錄像；電子欄桿

1 鐵路道口綜合預(yù)警裝置概述

鐵路道口綜合預(yù)警裝置是解決列車運(yùn)行機(jī)車乘務(wù)員 望問題的根本辦法，是保證列車推進(jìn)作業(yè)安全運(yùn)行的重要技術(shù)手段，最大限度的結(jié)合現(xiàn)場實際，利用現(xiàn)代最新科學(xué)技術(shù)，保證系統(tǒng)的先進(jìn)性與可靠性。鐵路道口綜合預(yù)警裝置主要利用GPS定位系統(tǒng)，通過機(jī)車控制道口預(yù)警裝置，避免了過去依靠磁鋼或者軌道電路啟動道口預(yù)警裝置。磁鋼受環(huán)境因素制約較大，比如雨雪天、被盜等。預(yù)警信號采用冷光源色燈矩陣，大大加大了目視距離、節(jié)約能源。安裝在道口的數(shù)碼顯示屏，實時顯示機(jī)車運(yùn)行速度、機(jī)車距道口距離和運(yùn)行方向，為道口值守人員關(guān)閉道口提供了實時數(shù)據(jù)。

道口欄桿關(guān)閉狀態(tài)道口值守人員能通過遙控器與機(jī)車乘務(wù)員操作實現(xiàn)互鎖，防止或避免道口意外事故發(fā)生。道口兩側(cè)的圖像采集器，通過點對點的傳輸方式，當(dāng)機(jī)車與道口一定距離，圖像會自動傳輸?shù)綑C(jī)車司機(jī)室內(nèi)監(jiān)視器，機(jī)車乘務(wù)員可清楚觀察鐵路道口兩側(cè)行人、機(jī)動車輛流動狀態(tài)，為防止撞擊事故發(fā)生提供 望條件。

2 鐵路道口綜合預(yù)警裝置功能

鐵路平交道口安裝道口綜合預(yù)警裝置，當(dāng)列車距離道口650米時，機(jī)車車載設(shè)備啟動道口綜合預(yù)警設(shè)備：（1）A、紅燈交替閃爍，B、語音：有列車通過，行人、車輛止步，注意安全。（2）當(dāng)列車距離道口650米時，電子欄桿啟動，紅外激光器在地面打出激光紅線，警示行人、車輛，如果在探測范圍內(nèi)有行人車輛通過，無線網(wǎng)絡(luò)將報警信號傳送到機(jī)車，機(jī)車車載設(shè)備語音提示“行人車輛搶道，注意道口安全”。（3）安裝在道口兩側(cè)的紅外線攝像機(jī)，通過2.4G頻率將道口兩側(cè)信息傳送到機(jī)車，機(jī)車監(jiān)視器顯示道口兩側(cè)的圖像信息，輔助司機(jī) 望。（4）列車推進(jìn)時，放在列車尾部的紅外攝像機(jī)，通過2.4G無線模塊將列車推進(jìn)前方的線路狀態(tài)傳送到機(jī)車，機(jī)車監(jiān)視器顯示圖像信息，并進(jìn)行錄像。

3 鐵路道口綜合預(yù)警裝置結(jié)構(gòu)及指標(biāo)

3.1 車載裝置結(jié)構(gòu)

由車載主機(jī)、系統(tǒng)電源、車載監(jiān)視器、GPS定位系統(tǒng)、2.4G無線接收發(fā)射模塊等組成。

3.2 車載系統(tǒng)信息采集技術(shù)指標(biāo)

（1）GPS定位精度5-15米。（2）半雙工無線通訊系統(tǒng)3公里。

（3）當(dāng)自動部分發(fā)生故障手動部分能代替其工作。（4）監(jiān)視器實時顯示道口兩側(cè)行人車輛狀態(tài)。（5）專用機(jī)箱設(shè)計，體積小，安裝方便，具有防震功能。（6）機(jī)車專用電源，110V電源輸入、電壓適用范圍寬。（7）嵌入式設(shè)計、結(jié)構(gòu)簡單、可靠。（8）斷電后，來電自恢復(fù)。無須任何人為操作。

3.3 車載裝置工作原理

當(dāng)機(jī)車距道口90秒時，GPS自動定位系統(tǒng)啟動車載控制系統(tǒng)，車載控制系統(tǒng)使機(jī)車控制模塊向地面控制系統(tǒng)發(fā)出指令：A：無線發(fā)射模塊發(fā)射啟動指令給系統(tǒng)地面部分，地面部分進(jìn)入有車通過狀態(tài)。B：系統(tǒng)“啟動指示燈”亮，指示車載部分處于工作狀態(tài)。C：風(fēng)鳴器鳴響。告訴司機(jī)信號發(fā)射成功。D：當(dāng)車載部分接收到地面控制系統(tǒng)反饋信號，停止發(fā)射啟動指令給系統(tǒng)地面部分。E：當(dāng)列車通過道口，車載系統(tǒng)根據(jù)司機(jī)輸入的車輛輛數(shù)，自動計算出列車長度，當(dāng)最后一輛車輛通過道口10米后，車載系統(tǒng)自動發(fā)出道口信號預(yù)警停止指令。

如果系統(tǒng)信號采集部分出現(xiàn)故障，司機(jī)人工按下“手動”按鈕，發(fā)射指令給系統(tǒng)地面部分。

如果道口欄桿完全關(guān)閉，機(jī)車道口欄桿關(guān)閉指示燈亮，機(jī)車乘務(wù)員按規(guī)定操作程序通過道口，否則應(yīng)采取措施，防止道口發(fā)生事故。

3.3.1 GPS定位系統(tǒng)。GPS定位系統(tǒng)主要用來確定機(jī)車在線路的位置和機(jī)車距前方道口距離。鐵路道口綜合預(yù)警裝置都安裝在鐵路沿線，只能通過太陽能供電，節(jié)約用電是本系統(tǒng)設(shè)計的基本思路之一。因此，安裝在鐵路道口的設(shè)備必須實現(xiàn)分時供電，即當(dāng)列車運(yùn)行到道口前方、且通過道口時，GPS定位系統(tǒng)給車載主機(jī)提供啟動地面設(shè)備信號，當(dāng)列車通過道口650米或者時間超過30秒，GPS定位系統(tǒng)給車載主機(jī)提供關(guān)閉道口設(shè)備信號，關(guān)閉道口設(shè)備電源。

3.3.2 車載主機(jī)。車載主機(jī)是車載設(shè)備的控制中心，它由車載主板、分頻器、信息顯示屏、無線通訊模塊、GPS模塊、電源模塊等組成。

3.3.3 車載監(jiān)視器。車載監(jiān)視器主要用于當(dāng)列車接近道口時，顯示道口兩側(cè)圖像信息，幫助司機(jī)輔助瞭望；當(dāng)列車推進(jìn)作業(yè)時，顯示列車推進(jìn)前方線路信息。

3.3.4 無線通訊模塊。

（1）數(shù)據(jù)通訊模塊采用1020L， 通訊距離 3Km。

（2）圖像信息傳輸模塊 QLM-24081500 傳輸距離 800米。

（3）語音模塊：功率：5W；語音模塊分為2段：

1段行人車輛搶道，注意道口安全

2段道口正常

3.3.5 錄像裝置。當(dāng)列車推進(jìn)作業(yè)時，安裝在列車前端采集線路信息攝像機(jī)代替原機(jī)車電添乘裝置前端線路攝像機(jī)工作；當(dāng)機(jī)車牽引作業(yè)時，安裝在道口兩側(cè)的攝像機(jī)傳過來的圖像信息，代替副司機(jī)側(cè)攝像機(jī)工作。

4 地面裝置組成及功能

4.1 地面裝置組成

道口預(yù)警裝置、道口兩側(cè)紅外攝像、電子欄桿、推進(jìn)作業(yè)前方紅外攝像、無線傳輸模塊、太陽能供電和電源管理模塊等組成。

4.2 裝置系統(tǒng)工作過程

當(dāng)鐵路道口自動預(yù)警裝置地面部分無線接收模塊接收到車載部分發(fā)出的啟動信號后，將啟動指令傳給地面控制模塊，地面控制模塊發(fā)出三道指令：A：色燈信號由白色轉(zhuǎn)換為紅色交替閃爍。B：語音模塊啟動：循環(huán)播出“列車通過，行人、車輛止步，注意安全”。C：將地面控制系統(tǒng)接收到車載系統(tǒng)啟動指令反饋到車載系統(tǒng)。

5 道口兩側(cè)圖像無線傳輸工作過程

當(dāng)機(jī)車到達(dá)規(guī)定地點后，地面?zhèn)鬏斂刂颇K對道口圖像傳輸裝置發(fā)出啟動命令，道口圖像傳輸裝置將道口兩側(cè)圖像信息發(fā)射到機(jī)車上，通過2.4G圖像信息接收模塊，到圖像編輯模塊，再傳送到監(jiān)視器1或者監(jiān)視器2，為乘務(wù)員 望道口兩側(cè)行人、車輛狀態(tài)提供方便。

A、當(dāng)機(jī)車控制模塊向地面道口圖像傳輸控制模塊發(fā)出啟動命令后，道口電源向：2.4G無線傳輸模塊、圖像編輯模塊、圖像采集器提供電源，圖像傳輸模塊進(jìn)入工作狀態(tài)。

B、圖像編輯模塊將圖像采集器1、2采集的圖像信息進(jìn)行合成、壓縮，通過2.4G無線傳輸模將圖像信息傳輸?shù)綑C(jī)車上。

6 電子欄桿

電子欄桿由四組熱釋電紅外線傳感器和微波傳感器組成報警裝置，分別安裝在道口預(yù)警主機(jī)的30-100cm處。兩組紅外激光器安裝在預(yù)警機(jī)頂部，打出紅色激光欄桿。

鐵路道口綜合預(yù)警裝置采用最新科學(xué)技術(shù)，為保證道口行車安全提供了新的思路和方向。與過去道口設(shè)備相比較，產(chǎn)生了以下幾方面的效益：（1）提高道口通過能力；（2）道口封閉狀態(tài)與機(jī)車運(yùn)行實現(xiàn)連鎖；（3）解決了在惡劣天氣下道口值守人員的 望問題；（4）提高了道口作業(yè)的安全性；（5）列車通過道口前，可通過屏幕了解道口兩側(cè)行人、車輛狀態(tài)，有利于行車安全。